Quantité d'air nécessaire à la combustion complète d'un gaz. Rapport d'air en excès et son effet sur l'efficacité de la combustion du gaz

La combustion du gaz naturel est une physique complexe procédé chimique l'interaction de ses composants combustibles avec un agent oxydant, tandis que l'énergie chimique du combustible est convertie en chaleur. La gravure peut être complète ou incomplète. Lorsque le gaz est mélangé à l'air, la température dans le four est suffisamment élevée pour la combustion, le combustible et l'air sont alimentés en continu, une combustion complète du combustible est effectuée. La combustion incomplète du combustible se produit lorsque ces règles ne sont pas respectées, ce qui entraîne moins de dégagement de chaleur, (CO), d'hydrogène (H2), de méthane (CH4), et par conséquent, un dépôt de suie sur les surfaces chauffantes, aggravant le transfert de chaleur et augmentant la perte de chaleur, qui à son tour entraîne une consommation excessive de combustible et une diminution de l'efficacité de la chaudière et, par conséquent, une pollution de l'air.

Le taux d'excès d'air dépend de la conception du brûleur à gaz et de la fournaise. Le coefficient d'excès d'air doit être au moins égal à 1, sinon il peut conduire à une combustion incomplète du gaz. De plus, une augmentation du coefficient d'excès d'air réduit l'efficacité de l'installation utilisatrice de chaleur en raison des pertes de chaleur importantes avec les gaz d'échappement.

L'intégralité de la combustion est déterminée à l'aide d'un analyseur de gaz et par la couleur et l'odeur.

Combustion complète du gaz. méthane + oxygène \u003d dioxyde de carbone + eau CH4 + 2O2 \u003d CO2 + 2H2O En plus de ces gaz, l'azote et l'oxygène restant pénètrent dans l'atmosphère avec des gaz combustibles. N2 + O2 monoxyde de carbone, hydrogène, suie.CO + H + C

Une combustion incomplète du gaz se produit en raison d'un manque d'air. En même temps, des langues de suie apparaissent visuellement dans la flamme. combustion incomplète gaz est que le monoxyde de carbone peut provoquer une intoxication du personnel de la chaufferie. La teneur en CO dans l'air 0,01-0,02% peut provoquer intoxication légère. Une concentration plus élevée peut entraîner une intoxication grave et la mort.La suie qui en résulte se dépose sur les parois des chaudières, altérant ainsi le transfert de chaleur vers le liquide de refroidissement et réduisant l'efficacité de la chaufferie. La suie conduit la chaleur 200 fois moins bien que le méthane.Théoriquement, il faut 9 m3 d'air pour brûler 1 m3 de gaz. Dans des conditions réelles, plus d'air est nécessaire. Autrement dit, une quantité excessive d'air est nécessaire. Cette valeur, notée alpha, indique combien de fois plus d'air est consommé que théoriquement nécessaire.Le coefficient alpha dépend du type de brûleur particulier et est généralement prescrit dans le passeport du brûleur ou conformément aux recommandations de l'organisme de mise en service. Avec une augmentation de la quantité d'air en excès au-dessus de celle recommandée, les pertes de chaleur augmentent. Avec une augmentation significative de la quantité d'air, une séparation des flammes peut se produire, créant urgence. Si la quantité d'air est inférieure à la quantité recommandée, la combustion sera incomplète, créant ainsi un risque d'empoisonnement du personnel de la chaufferie.La combustion incomplète est déterminée par :

informations générales. Une autre source importante de pollution interne, fort facteur sensibilisant pour l'homme, est le gaz naturel et ses produits de combustion. Le gaz est un système à plusieurs composants composé de dizaines de composés différents, y compris des composés spécialement ajoutés (tableau 1).

Il existe des preuves directes que l'utilisation d'appareils qui brûlent du gaz naturel (cuisinières et chaudières à gaz) a un effet néfaste sur la santé humaine. De plus, les personnes ayant une sensibilité accrue aux facteurs environnementaux réagissent de manière inadéquate aux composants du gaz naturel et aux produits de sa combustion.

Le gaz naturel à la maison est une source de nombreux polluants différents. Il s'agit notamment des composés directement présents dans le gaz (odorants, hydrocarbures gazeux, complexes organométalliques toxiques et gaz radioactif radon), des produits de combustion incomplète (monoxyde de carbone, dioxyde d'azote, particules organiques en aérosol, hydrocarbures aromatiques polycycliques et petites quantités de composés organiques volatils ). Tous ces composants peuvent affecter le corps humain à la fois par eux-mêmes et en combinaison les uns avec les autres (effet synergique).

Tableau 12.3

Composition du combustible gazeux

Odorants. Les odorants sont des composés organiques aromatiques soufrés (mercaptans, thioéthers et composés thio-aromatiques). Ils sont ajoutés au gaz naturel afin de le détecter en cas de fuite. Bien que ces composés soient présents à des concentrations très faibles, inférieures au seuil, qui ne sont pas considérées comme toxiques pour la plupart des individus, leur odeur peut provoquer des nausées et des maux de tête chez des individus par ailleurs en bonne santé.

L'expérience clinique et les données épidémiologiques indiquent que personnes sensibles réagissent de manière inadéquate aux composés chimiques présents même à des concentrations inférieures au seuil. Les personnes souffrant d'asthme identifient souvent l'odeur comme un promoteur (déclencheur) des crises d'asthme.

Les odorants comprennent, par exemple, le méthanethiol. Le méthanethiol, également connu sous le nom de méthylmercaptan (mercaptométhane, alcool thiométhylique), est un composé gazeux couramment utilisé comme additif aromatique au gaz naturel. Mauvaise odeur est ressenti par la plupart des gens à une concentration de 1 partie par 140 ppm, cependant, ce composé peut être détecté à des concentrations beaucoup plus faibles par des personnes très sensibles. Des études toxicologiques chez l'animal ont montré que 0,16 % de méthanethiol, 3,3 % d'éthanethiol ou 9,6 % de sulfure de diméthyle peuvent induire des états comateux chez 50 % des rats exposés à ces composés pendant 15 minutes.

Un autre mercaptan, également utilisé comme additif aromatique au gaz naturel, est le mercaptoéthanol (C2H6OS) également connu sous le nom de 2-thioéthanol, éthylmercaptan. Irritant sévère pour les yeux et la peau, capable d'exercer un effet toxique à travers la peau. Il est inflammable et se décompose lorsqu'il est chauffé pour former des vapeurs de SOx hautement toxiques.

Les mercaptans, étant des polluants de l'air intérieur, contiennent du soufre et peuvent capter le mercure élémentaire. À des concentrations élevées, les mercaptans peuvent provoquer une altération de la circulation périphérique et une augmentation du rythme cardiaque, peuvent stimuler la perte de conscience, le développement de la cyanose, voire la mort.

Aérosols. La combustion du gaz naturel entraîne la formation de fines particules organiques (aérosols), dont des hydrocarbures aromatiques cancérigènes, ainsi que certains composés volatils. composés organiques. Les DOS sont des agents sensibilisants suspectés capables d'induire, avec d'autres composants, le syndrome du "sick building", ainsi qu'une sensibilité chimique multiple (MCS).

Le DOS comprend également du formaldéhyde, qui se forme en petites quantités lors de la combustion du gaz. L'utilisation d'appareils à gaz dans une maison où vivent des personnes sensibles augmente l'exposition à ces irritants, exacerbant par la suite les signes de maladie et favorisant également une sensibilisation accrue.

Les aérosols formés lors de la combustion du gaz naturel peuvent devenir des centres d'adsorption pour divers composants chimiques présent dans l'air. Ainsi, les polluants atmosphériques peuvent se concentrer dans des microvolumes, réagir entre eux, notamment lorsque les métaux agissent comme catalyseurs de réactions. Plus la particule est petite, plus l'activité de concentration d'un tel processus est élevée.

De plus, la vapeur d'eau générée lors de la combustion du gaz naturel est un lien de transport pour les particules d'aérosols et les polluants lors de leur transfert vers les alvéoles pulmonaires.

Lors de la combustion du gaz naturel, des aérosols contenant des hydrocarbures aromatiques polycycliques se forment également. Ils ont des effets néfastes sur le système respiratoire et sont des cancérigènes connus. De plus, les hydrocarbures peuvent entraîner une intoxication chronique chez les personnes sensibles.

La formation de benzène, de toluène, d'éthylbenzène et de xylène lors de la combustion du gaz naturel est également défavorable à la santé humaine. Le benzène est connu pour être cancérigène à des doses bien inférieures au seuil. L'exposition au benzène a été corrélée à un risque accru de cancer, en particulier de leucémie. Les effets sensibilisants du benzène ne sont pas connus.

composés organométalliques. Certains composants du gaz naturel peuvent contenir de fortes concentrations de métaux lourds toxiques, notamment le plomb, le cuivre, le mercure, l'argent et l'arsenic. Il est probable que ces métaux soient présents dans gaz naturel sous forme de complexes organométalliques de type triméthylarsénite (CH3)3As. L'association avec la matrice organique de ces métaux toxiques les rend liposolubles. Cela conduit à un niveau élevé d'absorption et à une tendance à la bioaccumulation dans le tissu adipeux humain. La forte toxicité de la tétraméthylplumbite (CH3)4Pb et du diméthylmercure (CH3)2Hg suggère un impact sur la santé humaine, car les composés méthylés de ces métaux sont plus toxiques que les métaux eux-mêmes. Ces composés sont particulièrement dangereux pendant l'allaitement chez la femme, car dans ce cas, il y a une migration des lipides des dépôts de graisse du corps.

Le diméthylmercure (CH3)2Hg est un composé organométallique particulièrement dangereux en raison de sa forte lipophilie. Le méthylmercure peut être incorporé dans le corps par inhalation ainsi que par la peau. L'absorption de ce composé dans le tractus gastro-intestinal est de près de 100 %. Le mercure a un effet neurotoxique prononcé et la capacité d'influencer la fonction de reproduction humaine. La toxicologie ne dispose pas de données sur les niveaux de mercure sans danger pour les organismes vivants.

Les composés organiques de l'arsenic sont également très toxiques, en particulier lorsqu'ils sont détruits métaboliquement (activation métabolique), entraînant la formation de formes inorganiques hautement toxiques.

Produits de combustion du gaz naturel. Le dioxyde d'azote est capable d'agir sur le système pulmonaire, ce qui facilite le développement de réactions allergiques à d'autres substances, réduit la fonction pulmonaire, la sensibilité aux maladies infectieuses des poumons, potentialise l'asthme bronchique et d'autres maladies respiratoires. Ceci est particulièrement prononcé chez les enfants.

Il est prouvé que le N02 produit par la combustion du gaz naturel peut induire :

• inflammation du système pulmonaire et diminution de la fonction vitale des poumons;
• risque accru de symptômes de type asthmatique, y compris respiration sifflante, essoufflement et crises d'asthme. Ceci est particulièrement fréquent chez les femmes qui cuisinent sur des cuisinières à gaz, ainsi que chez les enfants ;
• une diminution de la résistance aux maladies pulmonaires bactériennes due à une diminution des mécanismes immunologiques de protection pulmonaire ;
• effets néfastes globaux sur système immunitaire humains et animaux ;
• impact en tant qu'adjuvant sur le développement de réactions allergiques à d'autres composants;
• sensibilité accrue et réponse allergique accrue aux allergènes secondaires.

Les produits de combustion du gaz naturel contiennent une concentration assez élevée de sulfure d'hydrogène (H2S), qui pollue environnement. Il est toxique à des concentrations inférieures à 50 ppm et à des concentrations de 0,1 à 0,2 %, il est mortel même en cas d'exposition de courte durée. Le corps ayant un mécanisme pour détoxifier ce composé, la toxicité du sulfure d'hydrogène est davantage liée à la concentration d'exposition qu'à la durée d'exposition.

Bien que le sulfure d'hydrogène ait une forte odeur, une exposition continue à de faibles concentrations entraîne une perte de l'odorat. Cela rend possible un effet toxique pour les personnes qui peuvent être exposées sans le savoir à des niveaux dangereux de ce gaz. Des concentrations insignifiantes dans l'air des locaux d'habitation entraînent une irritation des yeux, du nasopharynx. Des niveaux modérés provoquent mal de crâne, des étourdissements, ainsi que de la toux et des difficultés respiratoires. Des niveaux élevés entraînent un choc, des convulsions, un coma, qui se termine par la mort. Les survivants d'une exposition toxique aiguë au sulfure d'hydrogène présentent des dysfonctionnements neurologiques tels que l'amnésie, des tremblements, un déséquilibre et parfois des lésions cérébrales plus graves.

La toxicité aiguë à des concentrations relativement élevées de sulfure d'hydrogène est bien connue, cependant, malheureusement, peu d'informations sont disponibles sur les effets chroniques à faible dose de ce composant.

Radon. Le radon (222Rn) est également présent dans le gaz naturel et peut être transporté par canalisations jusqu'aux réchauds à gaz, qui deviennent des sources de pollution. Étant donné que le radon se désintègre en plomb (la demi-vie du 210Pb est de 3,8 jours), il en résulte une fine couche de plomb radioactif (en moyenne 0,01 cm d'épaisseur) qui recouvre surfaces internes tuyaux et équipements. La formation d'une couche de plomb radioactif augmente la valeur de fond de la radioactivité de plusieurs milliers de désintégrations par minute (sur une surface de 100 cm2). Son retrait est très difficile et nécessite le remplacement des tuyaux.

Il convient de garder à l'esprit qu'il ne suffit pas d'éteindre l'équipement à gaz pour éliminer les effets toxiques et soulager les patients chimiquement sensibles. Equipement gaz doit être complètement retiré des lieux, car même un non-travailleur cuisinière à gaz continue de libérer des composés aromatiques qu'il a absorbés au fil des années d'utilisation.

Les effets cumulatifs du gaz naturel, des composés aromatiques et des produits de combustion sur la santé humaine ne sont pas exactement connus. On suppose que les effets de plusieurs composés peuvent être multipliés, tandis que la réponse de l'exposition à plusieurs polluants peut être supérieure à la somme des effets individuels.

Ainsi, les caractéristiques du gaz naturel préoccupantes pour la santé humaine et animale sont :

• inflammabilité et caractère explosif ;
• propriétés asphyxiques;
• la pollution par les produits de combustion de l'air intérieur ;
• la présence d'éléments radioactifs (radon) ;
• la teneur en composés hautement toxiques dans les produits de combustion ;
• la présence de traces de métaux toxiques;
• la teneur en composés aromatiques toxiques ajoutés au gaz naturel (en particulier pour les personnes multisensibles aux produits chimiques) ;
• la capacité des composants gazeux à se sensibiliser.

Propriétés physiques et chimiques du gaz naturel

Le gaz naturel est incolore, inodore et insipide, non toxique.

Densité des gaz à t = 0°C, Р = 760 mm Hg. Art.: méthane - 0,72 kg / m 3, air -1,29 kg / m 3.

La température d'auto-inflammation du méthane est de 545 à 650°C. Cela signifie que tout mélange de gaz naturel et d'air chauffé à cette température s'enflammera sans source d'inflammation et brûlera.

La température de combustion du méthane est de 2100°C dans des fours à 1800°C.

Pouvoir calorifique du méthane: Q n \u003d 8500 kcal / m 3, Q in \u003d 9500 kcal / m 3.

Explosivité. Distinguer:

- la limite inférieure d'explosivité est la plus faible teneur en gaz dans l'air à laquelle se produit une explosion, elle est de 5 % pour le méthane.

Avec une moindre teneur en gaz dans l'air, il n'y aura pas d'explosion due à un manque de gaz. Lors de l'introduction d'une source d'énergie tierce - apparaît.

- la limite supérieure d'explosivité est la plus haute teneur en gaz dans l'air à laquelle se produit une explosion, elle est de 15% pour le méthane.

Avec une teneur plus élevée en gaz dans l'air, il n'y aura pas d'explosion due au manque d'air. Lorsqu'une source d'énergie tierce est introduite - feu, feu.

Pour une explosion de gaz, en plus de le maintenir dans l'air dans les limites de son explosibilité, une source d'énergie externe (étincelle, flamme, etc.) est nécessaire.

Lors d'une explosion de gaz dans un volume clos (une pièce, un foyer, une cuve...), il y a plus de destruction qu'à l'air libre.

Lors de la combustion de gaz avec sous-combustion, c'est-à-dire avec un manque d'oxygène, du monoxyde de carbone (CO) ou du monoxyde de carbone se forme dans les produits de combustion, qui est un gaz hautement toxique.

La vitesse de propagation de la flamme est la vitesse à laquelle le front de flamme se déplace par rapport au jet de mélange frais.

Vitesse estimée de propagation de la flamme méthane - 0,67 m / s. Il dépend de la composition, de la température, de la pression du mélange, du rapport gaz/air dans le mélange, du diamètre du front de flamme, de la nature du mouvement du mélange (laminaire ou turbulent) et détermine la stabilité de la combustion.

Odorisation des gaz- c'est l'ajout d'une substance odorante (odorante) au gaz pour donner une odeur au gaz avant livraison aux consommateurs.

Exigences pour les odorants :

- une odeur spécifique forte ;

- ne doit pas empêcher la combustion ;

- ne doit pas se dissoudre dans l'eau ;

– doit être inoffensif pour l'homme et le matériel.

L'éthylmercaptan (C 2 H 5 SH) est utilisé comme odorant, il est ajouté au méthane - 16 g pour 1000 m 3, en hiver le taux double.

Une personne devrait sentir l'odorant dans l'air lorsque la teneur en gaz dans l'air est de 20% de la limite inférieure d'explosivité du méthane - 1% en volume.

Il s'agit d'un processus chimique consistant à combiner des composants combustibles (hydrogène et carbone) avec l'oxygène contenu dans l'air. Se produit avec le dégagement de chaleur et de lumière.

Lorsque le carbone est brûlé, du dioxyde de carbone (CO 2) se forme et de l'hydrogène se transforme en vapeur d'eau (H 2 0).

Étapes de combustion : apport de gaz et d'air, formation d'un mélange gaz-air, inflammation du mélange, sa combustion, élimination des produits de combustion.

Théoriquement, lorsque tout le gaz brûle et que toute la quantité d'air nécessaire participe à la combustion, la réaction de combustion de 1 m 3 de gaz :

CH 4 + 20 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + 8500 kcal / m 3.

Pour brûler 1 m 3 de méthane, il faut 9,52 m 3 d'air.

Pratiquement tout l'air fourni à la combustion ne participera pas à la combustion.

Ainsi, en plus du dioxyde de carbone (CO 2) et de la vapeur d'eau (H 2 0), apparaîtront dans les produits de combustion :

- le monoxyde de carbone, ou monoxyde de carbone (CO), s'il pénètre dans la pièce, peut provoquer une intoxication des préposés ;

- le carbone atomique, ou suie (C), se déposant dans les conduites de gaz et les fours, aggrave la traction et le transfert de chaleur sur les surfaces chauffantes.

- les gaz imbrûlés et l'hydrogène - s'accumulant dans les fours et les conduites de gaz, forment un mélange explosif.

En cas de manque d'air, une combustion incomplète du carburant se produit - le processus de combustion se produit avec une sous-combustion. La sous-combustion se produit également avec un mauvais mélange du gaz avec l'air et une basse température dans la zone de combustion.

Pour une combustion complète du gaz, l'air de combustion est fourni à suffisant, l'air et le gaz doivent être bien mélangés et une température élevée est nécessaire dans la zone de combustion.

Pour une combustion complète du gaz, de l'air est fourni à Suite que nécessaire théoriquement, c'est-à-dire qu'avec un excès, tout l'air ne participera pas à la combustion. Une partie de la chaleur sera dépensée pour chauffer cet excès d'air et sera rejetée dans l'atmosphère.

Le coefficient d'excès d'air α est un nombre indiquant combien de fois le débit de combustion réel est supérieur à ce qui est théoriquement nécessaire :

α = V d / V t

où V d - consommation d'air réelle, m 3;

V t - théoriquement air requis, m 3 .

a = 1,05 - 1,2.

Méthodes de torchage du gaz

L'air comburant peut être :

- primaire - est introduit dans le brûleur, mélangé avec du gaz, et le mélange gaz-air est utilisé pour la combustion ;

- secondaire - entre dans la zone de combustion.

Méthodes de combustion des gaz :

1. Méthode de diffusion - le gaz et l'air de combustion sont fournis séparément et mélangés dans la zone de combustion, tout l'air est secondaire. La flamme est longue, un grand espace de four est nécessaire.

2. Méthode mixte - une partie de l'air est fournie au brûleur, mélangée au gaz (air primaire), une partie de l'air est fournie à la zone de combustion (secondaire). La flamme est plus courte qu'avec la méthode de diffusion.

3. Méthode cinétique - tout l'air est mélangé avec du gaz à l'intérieur du brûleur, c'est-à-dire que tout l'air est primaire. La flamme est courte, un petit espace de four est nécessaire.

Appareils à brûleur à gaz

Les brûleurs à gaz sont des appareils qui fournissent du gaz et de l'air au front de combustion, forment un mélange gaz-air, stabilisent le front de combustion et assurent l'intensité requise du processus de combustion.

Un brûleur équipé d'un dispositif complémentaire (tunnel, dispositif de distribution d'air...) est appelé dispositif brûleur à gaz.

Exigences du brûleur :

1) doit être fabriqué en usine et réussir les tests d'état ;

2) doit assurer l'intégralité de la combustion du gaz dans tous les modes de fonctionnement avec un minimum d'excès d'air et une émission minimale produits dangereux dans l'atmosphère ;

3) pouvoir utiliser le contrôle automatique et la sécurité, ainsi que mesurer les paramètres du gaz et de l'air devant le brûleur ;

4) doit avoir conception simple, être disponible pour réparation et révision ;

5) doit fonctionner de manière stable dans le cadre du règlement de fonctionnement, si nécessaire, avoir des stabilisateurs pour empêcher la séparation et le retour de flamme ;

6) pour les brûleurs en fonctionnement, le niveau de bruit ne doit pas dépasser 85 dB et la température de surface ne doit pas dépasser 45 ° C.

Choix brûleurs à gaz

1) Energie thermique brûleurs N g - la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion du gaz en 1 heure;

2) la limite inférieure de fonctionnement stable du brûleur N n. .P. . - puissance la plus faible, à laquelle le brûleur fonctionne de manière stable sans séparation ni contournement de la flamme ;

3) puissance minimale N min - la puissance de la limite inférieure, augmentée de 10%;

4) la limite supérieure de fonctionnement stable du brûleur N in. .P. . - puissance la plus élevée, à laquelle le brûleur fonctionne de manière stable sans séparation ni contournement de la flamme ;

5) Puissance maximum N max - puissance limite supérieure, réduite de 10 % ;

6) puissance nominale N nom - la puissance la plus élevée avec laquelle le brûleur fonctionne Longtemps avec la plus grande efficacité;

7) plage de contrôle de fonctionnement - valeurs de puissance de N min à N nom;

8) coefficient de régulation de travail - le rapport de la puissance nominale au minimum.

Classification des brûleurs à gaz :

1) selon le mode d'alimentation en air de combustion :

- sans souffle - de l'air pénètre dans le four en raison de sa raréfaction;

- injection - de l'air est aspiré dans le brûleur grâce à l'énergie du jet de gaz ;

- soufflage - l'air est fourni au brûleur ou au four à l'aide d'un ventilateur ;

2) selon le degré de préparation mélange combustible:

– sans mélange préalable de gaz avec de l'air ;

- avec prémélange complet ;

- avec pré-mélange incomplet ou partiel ;

3) par la vitesse d'écoulement des produits de combustion (faible - jusqu'à 20 m/s, moyenne - 20-70 m/s, élevée - plus de 70 m/s);

4) selon la pression du gaz devant les brûleurs :

- faible jusqu'à 0,005 MPa (jusqu'à 500 mm de colonne d'eau) ;

- moyenne de 0,005 MPa à 0,3 MPa (de 500 mm de colonne d'eau à 3 kgf / cm 2);

- haute supérieure à 0,3 MPa (plus de 3 kgf/cm 2) ;

5) selon le degré d'automatisation de la commande du brûleur - avec commande manuelle, semi-automatique, automatique.

Selon le mode d'alimentation en air, les brûleurs peuvent être :

1) Diffusion. Tout l'air pénètre dans la torche depuis l'espace environnant. Le gaz est fourni au brûleur sans air primaire et, en quittant le collecteur, se mélange à l'air extérieur.

Le brûleur le plus simple de conception, généralement un tuyau avec des trous percés sur une ou deux rangées.

Variété - brûleur de foyer. Composé d'un collecteur de gaz en tuyaux en acier, étouffé d'une extrémité. Les trous sont percés en deux rangées dans le tuyau. Le collecteur est installé dans la fente, à partir brique réfractaire basé sur grille. Le gaz à travers les trous du collecteur sort dans l'espace. L'air pénètre dans la même fente à travers la grille en raison de la raréfaction dans le four ou à l'aide d'un ventilateur. En cours revêtement réfractaire la fente est chauffée, assurant la stabilisation de la flamme dans tous les modes de fonctionnement.

Avantages du brûleur : conception simple, fonctionnement fiable (retour de flamme impossible), silence, bonne régulation.

Désavantages: batterie faible, non économique, à haute flamme.

2) Brûleurs à injection :

un) basse pression ou atmosphérique (s'applique aux brûleurs à prémélange partiel). Le jet de gaz sort de la buse à grande vitesse et, grâce à son énergie, capture l'air dans le confuseur, l'entraînant à l'intérieur du brûleur. Le mélange de gaz avec de l'air a lieu dans un mélangeur composé d'un col, d'un diffuseur et d'une buse d'incendie. Le vide créé par l'injecteur augmente avec l'augmentation de la pression du gaz, tout en modifiant la quantité d'air primaire aspiré. La quantité d'air primaire peut être modifiée à l'aide d'une rondelle de réglage. En modifiant la distance entre la rondelle et le confuseur, l'alimentation en air est régulée.

Pour assurer une combustion complète du combustible, une partie de l'air pénètre par raréfaction dans le four (air secondaire). La régulation de sa consommation s'effectue en changeant le vide.

Ils ont la propriété d'autorégulation : avec l'augmentation de la charge, la pression du gaz augmente, ce qui injecte une quantité d'air accrue dans le brûleur. Lorsque la charge diminue, la quantité d'air diminue.

Les brûleurs sont peu utilisés sur les équipements de grande capacité (plus de 100 kW). Cela est dû au fait que le collecteur du brûleur est situé directement dans le four. Pendant le fonctionnement, il chauffe à des températures élevées et échoue rapidement. Ils ont un taux d'excès d'air élevé, ce qui conduit à une combustion de gaz non économique.

b) Moyenne pression. Lorsque la pression du gaz est augmentée, tout l'air nécessaire à la combustion complète du gaz est injecté. Tout l'air est primaire. Ils fonctionnent à une pression de gaz de 0,005 MPa à 0,3 MPa. Concerne les brûleurs à prémélange complet du gaz avec l'air. En raison d'un bon mélange de gaz et d'air, ils fonctionnent avec un faible rapport d'air en excès (1,05-1,1). Brûleur Kazantsev. Se compose d'un régulateur d'air primaire, d'une buse, d'un mélangeur, d'une buse et d'un stabilisateur de plaque. En sortie de tuyère, le gaz dispose de suffisamment d'énergie pour injecter tout l'air nécessaire à la combustion. Dans le mélangeur, le gaz est complètement mélangé à l'air. Le régulateur d'air primaire atténue en même temps le bruit qui se produit en raison de la vitesse élevée du mélange gaz-air. Avantages :

- simplicité de conception;

– travail durable lorsque la charge change ;

- manque d'alimentation en air sous pression (pas de ventilateur, moteur électrique, gaines d'air) ;

– la possibilité d'autorégulation (maintien d'un rapport gaz-air constant).

Désavantages:

- grandes dimensions des brûleurs dans le sens de la longueur, notamment des brûleurs à productivité accrue ;

– haut niveau bruit.

3) Brûleurs avec soumission forcée air. La formation du mélange gaz-air commence dans le brûleur et se termine dans le four. L'air est fourni par un ventilateur. L'alimentation en gaz et en air s'effectue par des conduites séparées. Ils fonctionnent au gaz basse et moyenne pression. Pour un meilleur mélange, le flux de gaz est dirigé à travers les trous à un angle par rapport au flux d'air.

Pour améliorer le mélange, le flux d'air est animé d'un mouvement de rotation à l'aide de vrilles à angle de pale constant ou réglable.

Brûleur à gaz tourbillonnant (GGV) - le gaz du collecteur de distribution sort par des trous percés dans une rangée et, à un angle de 90 0, pénètre dans le flux d'air en tourbillonnant avec un tourbillon à lames. Les lames sont soudées à un angle de 45 0 à la surface extérieure du collecteur de gaz. À l'intérieur du collecteur de gaz, il y a un tuyau pour surveiller le processus de combustion. Lorsque vous travaillez sur du mazout, une buse mécanique à vapeur y est installée.

Les brûleurs conçus pour brûler plusieurs types de combustibles sont dits combinés.

Avantages des brûleurs : puissance thermique élevée, large éventail régulation de fonctionnement, capacité à réguler le coefficient d'excès d'air, possibilité de préchauffage du gaz et de l'air.

Inconvénients des brûleurs : complexité de conception suffisante ; le détachement et la percée de la flamme sont possibles, à propos desquels il devient nécessaire d'utiliser des stabilisateurs de combustion (tunnel céramique, torche pilote, etc.).

Accidents de brûleur

La quantité d'air dans le mélange gaz-air le facteur le plus important ce qui affecte la vitesse de propagation de la flamme. Dans les mélanges dans lesquels la teneur en gaz dépasse la limite supérieure de son inflammation, la flamme ne se propage pas du tout. Avec une augmentation de la quantité d'air dans le mélange, la vitesse de propagation de la flamme augmente, atteignant la valeur la plus élevée lorsque la teneur en air est d'environ 90% de sa quantité théorique nécessaire à une combustion complète du gaz. L'augmentation du débit d'air vers le brûleur crée un mélange plus pauvre en gaz, capable de brûler plus rapidement et de provoquer un éclair de flamme dans le brûleur. Par conséquent, s'il est nécessaire d'augmenter la charge, augmentez d'abord l'alimentation en gaz, puis l'air. S'il est nécessaire de réduire la charge, ils font le contraire - d'abord réduire l'alimentation en air, puis le gaz. Au moment du démarrage des brûleurs, l'air ne doit pas y pénétrer et le gaz s'enflamme dans mode diffusion en raison de l'air entrant dans le four, avec la transition ultérieure vers l'alimentation en air du brûleur

1. Séparation des flammes - mouvement de la zone de la torche depuis les sorties du brûleur dans le sens de la combustion du combustible. Se produit lorsque la vitesse du mélange gaz-air devient supérieure à la vitesse de propagation de la flamme. La flamme devient instable et peut s'éteindre. Le gaz continue de circuler à travers le brûleur éteint, ce qui entraîne la formation d'un mélange explosif dans le four.

La séparation se produit lorsque: une augmentation de la pression du gaz au-dessus de celle autorisée, une forte augmentation de l'alimentation en air primaire, une augmentation du vide dans le four, le fonctionnement du brûleur dans des modes transcendantaux par rapport à ceux indiqués dans le passeport.

2. Retour de flamme - déplacement de la zone de flamme vers le mélange combustible. Cela se produit uniquement dans les brûleurs avec un mélange préalable de gaz et d'air. Se produit lorsque la vitesse du mélange gaz-air devient inférieure à la vitesse de propagation de la flamme. La flamme saute à l'intérieur du brûleur, où elle continue de brûler, provoquant la déformation du brûleur à cause de la surchauffe. Lorsqu'un glissement est possible, un petit pop est possible, la flamme s'éteindra, le gazage de la fournaise et des conduits de gaz se produira à travers le brûleur inactif.

La percée se produit lorsque : la pression du gaz devant le brûleur descend en dessous de la valeur admissible ; allumage du brûleur lorsque l'air primaire est fourni ; grande alimentation en gaz à basse pression d'air, réduisant les performances des brûleurs en pré-mélangeant le gaz et l'air en dessous des valeurs spécifiées dans le passeport. Pas possible avec la méthode de diffusion de la combustion des gaz.

Actions du personnel en cas d'accident au niveau du brûleur :

- éteindre le brûleur,

- ventiler le four,

- rechercher la cause de l'accident,

- faire une écriture de journal

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Les causes d'une combustion incomplète sont associées à une sous-combustion chimique et à un entraînement mécanique du combustible.

L'une des raisons de la combustion incomplète dans des conditions de flammes à l'air libre est la formation de matériaux difficiles à brûler. Nous avons effectué des études expérimentales de produits condensés formés dans des flammes à l'air libre de différentes classes de combustibles.

Le manque de poussée peut également être la cause d'une combustion incomplète des gaz par manque d'air secondaire. Le monoxyde de carbone formé lors d'une combustion incomplète peut lui-même provoquer une explosion de gaz dans les cheminées ou un porc si de l'air y est aspiré.

Schéma de traction naturelle.

Un vide insuffisant dans le four peut entraîner une combustion incomplète des gaz par manque d'air secondaire lors de l'utilisation de brûleurs à diffusion ou de brûleurs à injection partielle d'air. Le monoxyde de carbone formé lors d'une combustion incomplète mélangé à l'air peut provoquer des explosions de gaz dans les cheminées ou un porc.

Réduction du vide dans le four ci-dessous limite admissible est la cause d'une combustion incomplète des gaz et de la formation de monoxyde de carbone, qui peut exploser dans les cheminées ou un porc si de l'air y est aspiré.

Présence dans le carburant un grand nombre les substances résineuses peuvent être à l'origine d'une combustion incomplète du carburant et de la formation de dépôts durs, qui se déposent principalement sur le bec de la buse qui coupe le carburant. Le dépôt d'agars altère la dispersion des carburants dans la chambre de combustion et peut contribuer à la réduction ou à l'arrêt de l'alimentation en carburant des cylindres du moteur.

La présence d'une grande quantité de substances résineuses dans le carburant peut être à l'origine d'une combustion incomplète du carburant et de la formation de dépôts durs déposés principalement sur le nez du gicleur qui coupe le carburant et dans la ligne d'échappement du moteur. Les dépôts de carbone entravent le processus de sciage du carburant dans la chambre de combustion et peuvent contribuer à une diminution ou à l'arrêt de l'alimentation en carburant des cylindres du moteur.

La perte de 7z se produit lorsqu'il y a des produits de combustion incomplète dans les gaz d'échappement : monoxyde de carbone CO, hydrogène H2, méthane CH4, etc. La cause de la combustion incomplète du combustible peut être un manque d'air dans le four, basse température dans celui-ci, mélange insatisfaisant des particules de combustible avec l'air, instabilité du processus de combustion, petit volume du four.

Le dispositif proposé permet d'effectuer la partie principale et la plus difficile de la combustion sans la supervision de l'expérimentateur et, surtout, empêche la substance de surchauffer, éliminant ainsi la possibilité d'une évaporation ou d'une décomposition trop rapide, qui est généralement la cause de combustion incomplète ou d'explosion dans le tube de combustion.

Boerlage et Breze ont compilé un tableau des produits de combustion incomplète, les classant selon les différentes raisons de leur formation, les propriétés des carburants et le mode moteur le plus susceptible de contribuer à leur formation. Il convient de rappeler que ces rapports sont fortement influencés par la conception du moteur et qu'avec une mauvaise conception du moteur, de nombreuses causes de combustion incomplète peuvent se produire simultanément. Ce tableau (tableau 31) ne peut être considéré comme un guide infaillible.

La suie noire peut également être causée par des raisons non liées à la sélection correcte d'une bougie d'allumage pour le moteur. Une telle suie peut se former à la suite long travail moteur au ralenti ou à bas régime. La raison de la formation de suie noire peut également être un mélange de carburant trop riche. Parfois, la cause d'une combustion incomplète du mélange de carburant et à la suite de cette suie noire est un dysfonctionnement du système d'allumage de la batterie.

La vitesse à laquelle la zone de combustion avance dans une direction perpendiculaire à la zone elle-même est appelée vitesse de propagation de la flamme. La vitesse de propagation de la flamme caractérise la vitesse de chauffage du mélange gaz-air à la température d'inflammation. La flamme de l'hydrogène, gaz à l'eau (3 m/s) a la vitesse de propagation la plus élevée, la plus faible est la flamme du mélange gaz naturel et propa HO-butane. Une vitesse élevée de propagation de la flamme affecte favorablement l'intégralité de la combustion du gaz, et une petite, au contraire, est l'une des raisons de la combustion incomplète du gaz. La vitesse de propagation de la flamme augmente lors de l'utilisation d'un mélange gaz-oxygène au lieu d'un mélange gaz-air.

Compte tenu du volume total de dioxyde de carbone, la burette de mesure doit également servir de collecteur et son volume doit être suffisant pour contenir tous les gaz produits lors de la combustion. Afin d'éliminer l'apport excessif d'oxygène, l'espace dans lequel la combustion a lieu doit être aussi petit que possible. Ainsi, les serpentins à mailles de cuivre proposés par Kinder oM 2 , qui sont insérés dans le tube de combustion pour absorber les oxydes de soufre et qui réduisent par conséquent l'espace mort, doivent être préférés au lavage des bouteilles avec un mélange d'acides chromique et sulfurique. Il est également nécessaire pendant le processus de gravure. L'entrée de gaz ne peut être démarrée que lorsque l'échantillon introduit s'est tellement réchauffé que la combustion du fer commence immédiatement. Pendant la combustion, ne laissez pas entrer plus d'oxygène qu'il n'en consomme. la bonne mesure doit être considéré comme observé lorsque le niveau de liquide dans le prolongement de la burette de mesure ne baisse que légèrement pendant la combustion. Le démarrage immédiat de la combustion est facilité par une température de chauffe élevée ; une combustion rapide et complète est assurée par l'utilisation d'additifs libérant de l'oxygène. Dans ces conditions, le temps de combustion est considérablement réduit - même pour les matériaux alliés difficiles à brûler. En ce qui concerne les tubes en porcelaine utilisés, les tubes à forte teneur en alumine sont moins cassants ; assurez-vous toujours que le refroidissement se produit progressivement. Les tubes qui chauffent tout le temps durent le plus longtemps, comme c'est le cas, par exemple, en production continue. La réduction des scories dans le jet d'hydrogène permet d'éviter un scorification excessif des tubes. Le métal qui récupère dans ce cas est mou lorsqu'il est chauffé et peut être facilement retiré du tube. Le revêtement des bateaux empêche en partie l'accès à l'oxygène, ce qui peut être à l'origine d'une combustion incomplète. Bien que les additifs eux-mêmes interfèrent également avec la formation de scories, ils sont hautement corrosifs pour la porcelaine. Perméabilité au gaz à hautes températures pas observé même dans les tubes non émaillés des deux côtés ; par conséquent, les tuyaux vitrés et non vitrés peuvent être utilisés pour la combustion.

Le gaz naturel est le combustible le plus utilisé aujourd'hui. Le gaz naturel est appelé gaz naturel car il est extrait des entrailles mêmes de la Terre.

Le processus de combustion d'un gaz est réaction chimiqueà laquelle le gaz naturel interagit avec l'oxygène contenu dans l'air.

Dans le carburant gazeux, il y a une partie combustible et une partie non combustible.

Le principal composant combustible du gaz naturel est le méthane - CH4. Sa teneur en gaz naturel atteint 98 %. Le méthane est inodore, insipide et non toxique. Sa limite d'inflammabilité est de 5 à 15 %. Ce sont ces qualités qui ont permis d'utiliser le gaz naturel comme l'un des principaux types de combustible. La concentration de méthane est à plus de 10% dangereuse pour la vie, de sorte qu'une suffocation peut survenir en raison d'un manque d'oxygène.

Pour détecter une fuite de gaz, le gaz est soumis à une odorisation, c'est-à-dire qu'une substance à forte odeur (éthylmercaptan) est ajoutée. Dans ce cas, le gaz peut déjà être détecté à une concentration de 1 %.

En plus du méthane, des gaz combustibles comme le propane, le butane et l'éthane peuvent être présents dans le gaz naturel.

Pour assurer une combustion de gaz de haute qualité, il est nécessaire d'amener de l'air dans la zone de combustion en quantité suffisante et d'obtenir un bon mélange du gaz avec l'air. Le rapport de 1: 10 est considéré comme optimal, c'est-à-dire que dix parties d'air tombent sur une partie du gaz. De plus, il est nécessaire de créer le nécessaire régime de température. Pour que le gaz s'enflamme, il doit être chauffé à sa température d'inflammation et à l'avenir, la température ne doit pas descendre en dessous de la température d'inflammation.

Il est nécessaire d'organiser l'évacuation des produits de combustion dans l'atmosphère.

La combustion complète est atteinte s'il n'y a pas de substances combustibles dans les produits de combustion rejetés dans l'atmosphère. Dans ce cas, le carbone et l'hydrogène se combinent et forment du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau.

Visuellement, avec une combustion complète, la flamme est bleu clair ou bleu-violet.

En plus de ces gaz, l'azote et l'oxygène restant pénètrent dans l'atmosphère avec des gaz combustibles. N2 + O2

Si la combustion du gaz n'est pas complète, des substances combustibles sont émises dans l'atmosphère - monoxyde de carbone, hydrogène, suie.

Une combustion incomplète du gaz se produit en raison d'un manque d'air. Au même moment, des langues de suie apparaissent visuellement dans la flamme.

Le danger d'une combustion incomplète du gaz est que le monoxyde de carbone peut provoquer une intoxication du personnel de la chaufferie. La teneur en CO dans l'air de 0,01 à 0,02 % peut provoquer une légère intoxication. Des concentrations plus élevées peuvent entraîner une intoxication grave et la mort.

La suie qui en résulte se dépose sur les parois des chaudières, aggravant ainsi le transfert de chaleur vers le liquide de refroidissement, ce qui réduit l'efficacité de la chaufferie. La suie conduit la chaleur 200 fois moins bien que le méthane.

Théoriquement, 9m3 d'air sont nécessaires pour brûler 1m3 de gaz. Dans des conditions réelles, plus d'air est nécessaire.

Autrement dit, une quantité excessive d'air est nécessaire. Cette valeur, notée alpha, montre combien de fois plus d'air est consommé que théoriquement nécessaire.

Le coefficient alpha dépend du type d'un brûleur particulier et est généralement prescrit dans le passeport du brûleur ou conformément aux recommandations de l'organisme de mise en service.

Avec une augmentation de la quantité d'air en excès au-dessus de celle recommandée, les pertes de chaleur augmentent. Avec une augmentation significative de la quantité d'air, une séparation des flammes peut se produire, créant une situation d'urgence. Si la quantité d'air est inférieure à la quantité recommandée, la combustion sera incomplète, créant ainsi un risque d'empoisonnement du personnel de la chaufferie.

Pour un contrôle plus précis de la qualité de la combustion du carburant, il existe des appareils - des analyseurs de gaz qui mesurent la teneur de certaines substances dans la composition des gaz d'échappement.

Les analyseurs de gaz peuvent être fournis avec des chaudières. Si elles ne sont pas disponibles, les mesures correspondantes sont réalisées par l'organisme commanditaire à l'aide d'analyseurs de gaz portables. Compilé carte du régime dans lequel les paramètres de contrôle nécessaires sont prescrits. En les respectant, vous pouvez assurer la combustion complète normale du carburant.

Les principaux paramètres de contrôle de la combustion du carburant sont :

• le rapport de gaz et d'air fourni aux brûleurs.

• taux d'excès d'air.

• fissure dans le four.

• coefficient action utile Chaudière.

Dans le même temps, l'efficacité de la chaudière signifie le rapport de la chaleur utile à la valeur de la chaleur totale dépensée.

Composition de l'air

Nom du gaz	Élément chimique	Contenu dans l'air
Azote	N2	78 %
Oxygène	O2	21 %
Argon	Ar	1 %
Gaz carbonique	CO2	0.03 %
Hélium	Il	moins de 0,001 %
Hydrogène	H2	moins de 0,001 %
Néon	Ne	moins de 0,001 %
Méthane	CH4	moins de 0,001 %
Krypton	kr	moins de 0,001 %
Xénon	Xe	moins de 0,001 %